Задача дипломного проекта 13

4.4.2. Мост (bridge)

До появления технологии коммутации проблему перегрузки сети решали путем разделения перегруженных сегментов Ethernet на два и более отдель­ных сегмента. Эта техника часто называется сегментированием (segmenting) или разбиением (partitioning). И хотя такое решение возможно, но на прак­тике редко случается, чтобы единая сеть была разделена на отдельные, не связанные между собой ЛВС. Когда сегмент Ethernet разбивается, то почти всегда существует определенный вид связи между новыми сегментами. Отдельные сегменты Ethernet могут быть связаны друг с другом двумя способами: с использованием маршрутизатора или при помощи моста.

Мосты – это более простые, по сравнению с маршрутизаторами, устройства, специально спроектированные именно для связывания сегментов. В технологии Ethernet мосты стали первичными устройствами связи с первых дней ее существования. Обычно мосты являются двухпортовыми устройствами, и каждый порт присоединен к сегменту сети. Однако мосты могут иметь и более двух портов, чаще всего три или четыре. Три сегмента сети, соединенные мостом, показаны на рис.16.
Каждый из соединенных мостами сегментов Ethernet имеет отдельную область коллизий. Тем не менее мосты работают таким обраом, что узлы различных сегментов взаимодействуют подобно тому, как если бы они находились в одной области коллизий. Иными словами, по отношению к узлу сеть с мостами ведет себя как неразделенная. Например, в сети, схема которой приведена на рис. 4.10., узел А может взаимодействовать с узлами E – H сегмента 2 точно так же, как он взаимодействует с узлами В – D собственного сегмента. Это возможно благодаря важной и определяющей характеристике моста, а именно: он является прозрачным устройством (trans­parent device), т.е. узлы сегментов и не подозревают о его существовании.

Рис. 4.10. Схема сети с трехпортовым мостом.

Мост также является устройством уровня 2, поскольку он работает с кадрами, а не с пакетами. В отличие от концентратора, который оперирует только пакетами, состоящими из потоков битов, мост получает и отправляет кадры и работает с элементами кадра, интерпретируя их.

Мосты позволяют администратору сети разбить единый сегмент Ethernet на два связанные между собой сегмента, не беспокоя пользователей и не выполняя реконфигурации или модификации узлов. Легко представить, что изменять при необходимости конфигурацию сети, незначительно или вовсе не воздействуя на пользователей, действительно удобно.
Сегментирование системы Ethernet при помощи мостов эффективно, если локальный трафик больше, а еще лучше – намного больше, чем глобальный. Из этого следует одно из важнейших неписаных сетевых правил, подобных правилу правой руки – правило 80/20. Оно гласит, что сетевая система должна быть спроектирована и реализована так, чтобы по крайней мере 80% трафика было локальным. Естественно, на долю глобального трафика остается 20%. Если правило 80/20 соблюдено, то мосты работают очень эффективно. Для соблюдения этого правила обычно достаточно раз­местить каждый сервер в том же сегменте, где находится его пользователь.
Мост способен фильтровать и ретранслировать сетевой трафик потому, что любой из его портов, во-первых, может работать в циркулярном режиме и, во-вторых, запоминает адреса.
Поскольку любой из портов моста работает в циркулярном режиме, то он получает все кадры, переданные присоединенным к нему сегментом. В этом состоит ключ к пониманию работы моста. Когда порт получает кадр, мост решает, что с ним следует сделать - ретранслировать или отфильтровать. Его решение основано на запоминании адресов, существующих в сегменте, который может быть присоединен к любому из портов. Подобно правилам CSMA/CD, этот процесс легко описывается алгоритмом, структур­ная схема которого представлена на рис. 4.11.
Часто сеть с мостами называется широковещательной областью (broadcast domain). В противоположность сети с единой областью коллизий широко­вещательная область — это множество узлов, принадлежащих нескольким областям коллизий и имеющих возможность обмениваться широковещатель­ными кадрами. Так, на рис.16 узлы (A-F), (Н-М) и (N-S) находятся в разных областях коллизий, однако принадлежат одной широковещательной области. Поскольку все узлы сети с мостами расположены в одной широковещатель­ной области, то обычные функции ЛВС, типа открытия сервера и загрузки, работают так, как будто все узлы находятся в единственной области коллизий.
Однопунктовые кадры ретранслируются совершенно по другому. Когда на мост поступает однопунктовый кадр, то указанный в нем адрес получателя разыскивается в таблице адресов моста. В зависимости от результата поиска принимается одно из перечисленных ниже решений.